KR20130123411A - Quantum-yield measurement device - Google Patents
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Abstract
양자수율 측정장치(1)는 시료(S)를 수용하기 위한 시료 셀(2)의 시료 수용부(3)에 여기광(L1)을 조사하고, 시료(S) 및 시료 수용부(3)의 적어도 한쪽으로부터 방출되는 피측정광(L2)을 검출하는 것에 의해, 시료(S)의 양자수율을 측정한다. 양자수율 측정장치(1)는 시료 수용부(3)가 내부에 배치되는 암상(5)과, 암상(5)에 접속된 광출사부(7)를 가지며, 여기광(L1)을 발생시키는 광발생부와, 암상(5)에 접속된 광입사부(11)를 가지며, 피측정광(L2)을 검출하는 광검출부와, 여기광(L1)을 입사시키는 광입사개구(15) 및 피측정광(L2)을 출사시키는 광출사개구(16)를 가지며, 암상(5) 내에 배치된 적분구(14)와, 시료 수용부(3)가 적분구(14) 내에 위치하는 제1 상태 및 시료 수용부(3)가 적분구(14) 외에 위치하는 제2 상태의 각각 상태가 되도록, 암상(5) 내에서 적분구(14)를 이동시켜, 제1 상태에서는 광입사개구(15)를 광출사부(7)에 대향시키고, 또한 광출사개구(16)를 광입사부(11)에 대향시키는 이동기구(30)를 구비한다.The quantum yield measuring apparatus 1 irradiates the excitation light L1 to the sample accommodating part 3 of the sample cell 2 for accommodating the sample S, and thus, of the sample S and the sample accommodating part 3. The quantum yield of the sample S is measured by detecting the measurement target light L2 emitted from at least one side. The quantum yield measuring apparatus 1 has a dark image 5 in which the sample accommodating portion 3 is disposed therein and a light output portion 7 connected to the dark image 5 to generate excitation light L1. A light detecting portion for detecting the light to be measured L2, a light incidence opening 15 for injecting the excitation light L1, and the light to be measured; First state and sample having a light exit opening 16 for emitting light L2, the integrating sphere 14 disposed in the rock image 5, and the sample accommodating portion 3 located in the integrating sphere 14; The integrating sphere 14 is moved within the rock image 5 so that the receiving portion 3 is in each of the second states located outside the integrating sphere 14, and the light incidence opening 15 is lighted in the first state. The moving mechanism 30 which faces the output part 7 and opposes the light output opening 16 to the light entrance part 11 is provided.
Description
본 발명은 적분구(積分球)를 이용하여 발광재료 등의 양자수율을 측정하는 양자수율 측정장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
종래의 양자수율 측정장치로서, 발광재료 등의 시료에 여기광(勵起光)을 조사하고, 시료로부터 방출된 형광을 적분구 내에서 다중 반사시켜 검출하는 것에 의해, 시료의 양자수율(「발광재료에 흡수된 여기광의 포톤(photon) 수」에 대한 「발광재료로부터 방출된 형광의 포톤 수」의 비율)을 측정하는 기술이 알려져 있다(예를 들면 특허문헌 1 ~ 3 참조).In a conventional quantum yield measuring device, a quantum yield ("luminescence") of a sample is obtained by irradiating excitation light to a sample such as a light emitting material, and detecting the fluorescence emitted from the sample by reflecting it in the integrating sphere in a multiplexed manner. The technique of measuring "the ratio of the photon number of the fluorescence emitted from the light emitting material" with respect to the photon number of the excitation light absorbed by the material is known (for example, refer patent documents 1-3).
이와 같은 기술에서는, 시료가 형광 성분에 대해서 광흡수성을 가지고 있으면, 형광이 적분구 내에서 다중 반사하고 있을 때, 형광의 일부가 시료에 흡수되는 경우가 있다(이 현상을 이하 「재흡수」라고 함). 그와 같은 경우, 형광의 포톤 수가 진정한 값(즉, 발광재료로부터 실제로 방출된 형광의 포톤 수)보다도 낮게 검출되게 된다. 이 때문에, 별도로, 형광 광도계를 이용하여, 재흡수가 생기지 않는 상태에서 시료로부터 방출되는 형광의 강도를 측정하고, 그에 근거하여 앞의 형광의 포톤 수를 보정하여 양자수율을 구하는 방법이 제안되어 있다(예를 들면 비특허문헌 1 참조).In such a technique, if the sample has light absorbency with respect to the fluorescent component, a part of the fluorescence may be absorbed by the sample when the fluorescence is multiplely reflected in the integrating sphere (this phenomenon is hereinafter referred to as "resorption"). box). In such a case, the photon number of fluorescence is detected to be lower than the true value (i.e., the photon number of fluorescence actually emitted from the light emitting material). For this reason, a method of separately measuring the intensity of fluorescence emitted from a sample in a state in which no reabsorption occurs by using a fluorescence photometer and correcting the photon number of the preceding fluorescence has been proposed. (For example, refer nonpatent literature 1).
상술한 바와 같이, 적분구를 이용하여 시료의 양자수율을 정확하게 측정하기 위해서는, 적분구를 구비한 장치와는 별도로, 형광 광도계를 이용할 필요가 있는 등, 번잡한 작업을 필요로 한다.As described above, in order to accurately measure the quantum yield of a sample by using the integrating sphere, it is necessary to use a fluorescence photometer separately from the apparatus equipped with the integrating sphere, which requires complicated work.
그래서, 본 발명은 시료의 양자수율을 정확하고 또한 효율 좋게 측정할 수 있는 양자수율 측정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.Therefore, an object of the present invention is to provide a quantum yield measuring apparatus capable of accurately and efficiently measuring the quantum yield of a sample.
본 발명의 일관점의 양자수율 측정장치는, 시료를 수용하기 위한 시료 셀의 시료 수용부에 여기광을 조사하고, 시료 및 시료 수용부의 적어도 한쪽으로부터 방출되는 피측정광을 검출하는 것에 의해, 시료의 양자수율을 측정하는 양자수율 측정장치로서, 시료 수용부가 내부에 배치되는 암상(暗箱)과, 암상에 접속된 광출사부를 가지며, 여기광을 발생시키는 광발생부와, 암상에 접속된 광입사부를 가지며, 피측정광을 검출하는 광검출부와, 여기광을 입사시키는 광입사개구 및 피측정광을 출사시키는 광출사개구를 가지며, 암상 내에 배치된 적분구(積分球)와, 시료 수용부가 적분구 내(內)에 위치하는 제1 상태 및 시료 수용부가 적분구 외(外)에 위치하는 제2 상태의 각각 상태가 되도록, 암상 내에서 적분구를 이동시켜, 제1 상태에서는 광입사개구를 광출사부에 대향시키고, 또한 광출사개구를 광입사부에 대향시키는 이동기구를 구비한다.In the quantum yield measuring apparatus of the present invention, the sample is provided by irradiating excitation light to a sample accommodating portion of a sample cell for accommodating a sample, and detecting a light to be measured emitted from at least one of the sample and the sample accommodating portion. A quantum yield measuring apparatus for measuring the quantum yield of a light source, comprising: a dark image having a sample accommodating portion therein, a light output portion connected to a dark phase, a light generating portion for generating excitation light, and a light incident light connected to the dark phase And a light detector for detecting the light to be measured, a light entrance opening for injecting excitation light, and a light exit opening for emitting the light to be measured, the integrating sphere disposed in the rock image, and the sample accommodating part. The integrating sphere is moved within the rock so that the first state located in the sphere and the sample receiving portion are in each of the second state located outside the integrating sphere. In the first state, the integrating sphere is moved.Opposite to the exit part and, further comprising a moving mechanism for opposing a light exit opening on the light entrance portion.
이 양자수율 측정장치에서는, 시료 셀의 시료 수용부가 적분구 내에 위치하는 제1 상태 및 시료 셀의 시료 수용부가 적분구 외에 위치하는 제2 상태의 각각 상태가 되도록, 암상 내에서 적분구가 이동기구에 의해서 이동하게 된다. 이것에 의해, 제2 상태에서 형광의 스펙트럼(형광 성분(이하, 동일함))을 직접(적분구 내에서의 다중 반사 없이) 검출하여, 제1 상태에서 검출된 형광의 스펙트럼을 제2 상태에서 검출된 형광의 스펙트럼에 근거하여 보정할 수 있다. 따라서, 이 양자수율 측정장치에 의하면, 시료의 양자수율을 정확하고 또한 효율 좋게 측정하는 것이 가능하게 된다.In this quantum yield measuring apparatus, the integrating sphere is moved in the dark so that the sample receiving portion of the sample cell is in a first state in which the sample receiving portion is located in the integrating sphere and in a second state in which the sample receiving portion of the sample cell is located outside the integrating sphere. Is moved by. Thereby, the spectrum of the fluorescence (fluorescence component (hereinafter identical)) in the second state is detected directly (without multiple reflections in the integrating sphere), so that the spectrum of the fluorescence detected in the first state is detected in the second state. Correction can be made based on the spectrum of the detected fluorescence. Therefore, according to this quantum yield measuring apparatus, it becomes possible to measure the quantum yield of a sample accurately and efficiently.
여기서, 이동기구는 적분구가 고정된 스테이지, 스테이지에 고정된 너트, 너트에 나사맞춤된 이송나사축 및 이송나사축을 회전시키는 구동원을 가져도 된다. 이것에 의하면, 암상 내에서 적분구를 원활히 이동시킬 수 있다.Here, the moving mechanism may have a stage on which the integrating sphere is fixed, a nut fixed to the stage, a feed screw shaft screwed to the nut, and a drive source for rotating the feed screw shaft. According to this, the integrating sphere can be smoothly moved in the rock.
이 때, 너트는 이송나사축의 축선방향에서 보았을 경우에, 스테이지에서 광입사개구로부터 광출사개구에 이르는 제1 영역 및 제2 영역 가운데, 광입사개구로부터 광출사개구에 이르는 거리가 짧은 제1 영역에 고정되어 있어도 된다. 이것에 의하면, 시료 셀의 시료 수용부가 적분구 내에 위치하는 제1 상태에 있어서, 광입사개구를 광출사부에, 또, 광출사개구를 광입사부에, 각각 정밀도 좋게 대향시킬 수 있다.At this time, when the nut is viewed in the axial direction of the feed screw shaft, the first region and the second region from the light incidence opening to the light output opening on the stage are shorter from the light incidence opening to the light output opening. It may be fixed to. According to this, in the 1st state in which the sample accommodating part of a sample cell is located in an integrating sphere, it can oppose a light entrance opening to a light output part, and a light output opening to a light entrance part, respectively, with high precision.
또, 이동기구는 스테이지에 고정된 슬리브 및 슬리브에 삽입 통과된 가이드축을 더 가져도 된다. 이것에 의하면, 암상 내에서 적분구를 보다 원활히 이동시킬 수 있다.The moving mechanism may further have a sleeve fixed to the stage and a guide shaft inserted into the sleeve. According to this, the integrating sphere can be moved more smoothly in the rock.
이 때, 적분구에는 다른 시료를 지지하기 위한 시료대가 착탈 가능하게 장착되어 있고, 슬리브는 가이드축의 축선방향에서 보았을 경우에, 광입사개구 또는 광출사개구를 사이에 두고 이송나사축과 대향하도록 제2 영역에 고정되어 있어도 된다. 이것에 의하면, 가이드축이 광입사개구를 사이에 두고 이송나사축과 대향하고 있는 경우에는 광입사개구와 반대 측으로부터, 또, 가이드축이 광출사개구를 사이에 두고 이송나사축과 대향하고 있는 경우에는 광출사개구와 반대 측으로부터, 각각 적분구에 액세스하기 쉬워져, 적분구에 대해서 시료대를 용이하게 착탈할 수 있다.At this time, the integrating sphere is detachably mounted with a sample stage for supporting other specimens, and the sleeve is disposed so as to face the feed screw shaft with the light incidence opening or the light output opening therebetween when viewed from the axial direction of the guide shaft. It may be fixed to two areas. According to this, when the guide shaft faces the feed screw shaft through the light inlet opening, the guide shaft faces the feed screw shaft from the side opposite to the light inlet opening. In this case, the integrating sphere can be easily accessed from the side opposite to the light exit opening, and the sample stage can be easily attached to and removed from the integrating sphere.
또, 제1 상태에서의 적분구의 제1 위치 및 제2 상태에서의 적분구의 제2 위치의 각각의 위치를 검출하는 위치검출기를 더 구비하고, 이동기구는 위치검출기에 의해서 제1 위치 또는 제2 위치가 검출되었을 때에 적분구를 정지시켜도 된다. 이것에 의하면, 시료 셀의 시료 수용부가 적분구 내에 위치하는 제1 상태 및 시료 셀의 시료 수용부가 적분구 외에 위치하는 제2 상태의 각각을 확실히 재현할 수 있다.Moreover, the position detector which detects each position of the 1st position of an integrating sphere in a 1st state, and the 2nd position of an integrating sphere in a 2nd state is further provided, The moving mechanism is a 1st position or a 2nd position by a position detector. When the position is detected, the integrating sphere may be stopped. According to this, each of the 1st state in which the sample accommodating part of a sample cell is located in an integrating sphere and the 2nd state in which the sample accommodating part of a sample cell is located out of an integrating sphere can be reliably reproduced.
또, 광출사개구에는 피측정광을 죄는 제1 조리개부재가 마련되어 있고, 광입사부에는 피측정광을 죄는 제2 조리개부재가 마련되어 있어도 된다. 이와 같이, 2단계로 조리개부재를 마련함으로써, 광검출부에 피측정광을 적정한 각도로 입사시켜, 광검출부 내에서 미광이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 적분구의 광출사개구에 제1 조리개부재를 마련함으로써, 광출사개구를 통하여 적분구 내에 이물이 침입하는 것을 방지할 수 있다.The light exit opening may be provided with a first aperture member for clamping the light to be measured, and the light incident portion may be provided with a second aperture member for clamping the light to be measured. In this manner, by providing the diaphragm member in two steps, the light to be measured is incident on the photodetector at an appropriate angle, whereby stray light can be suppressed from occurring in the photodetector. Further, by providing the first aperture member at the light exit opening of the integrating sphere, foreign matter can be prevented from entering the integrating sphere through the light exit opening.
본 발명에 의하면, 시료의 양자수율을 정확하고 또한 효율 좋게 측정할 수 있다.According to the present invention, the quantum yield of a sample can be measured accurately and efficiently.
도 1은 본 발명의 일실시형태의 양자수율 측정장치의 평면도이다.
도 2는 도 1의 암상의 내부 및 그 주변 부분의 확대도이다.
도 3은 도 2의 III-III선에 따른 단면도이다.
도 4는 다른 시료에 여기광이 조사되어 있는 상태에서의 단면도이다.
도 5는 도 2의 V-V선에 따른 단면도이다.
도 6은 도 1의 양자수율 측정장치를 이용하여 양자수율을 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 1의 양자수율 측정장치를 이용하여 양자수율을 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 1의 양자수율 측정장치를 이용하여 양자수율을 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 1의 양자수율 측정장치를 이용하여 양자수율을 측정하는 방법을 설명하기 위한 그래프이다.1 is a plan view of a quantum yield measuring apparatus of one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of the interior and peripheral portions of the rock image of FIG. 1. FIG.
3 is a cross-sectional view taken along the line III-III in Fig.
It is sectional drawing in the state in which the excitation light was irradiated to the other sample.
5 is a cross-sectional view taken along the line VV of FIG. 2.
6 is a view for explaining a method of measuring the quantum yield using the quantum yield measuring apparatus of FIG.
FIG. 7 is a diagram for describing a method of measuring quantum yield using the quantum yield measuring apparatus of FIG. 1.
FIG. 8 is a diagram for describing a method of measuring quantum yield using the quantum yield measuring apparatus of FIG. 1.
9 is a graph illustrating a method of measuring quantum yield using the quantum yield measuring apparatus of FIG. 1.
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 각 도면에서 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 부여하고, 중복하는 설명을 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same or equivalent part in each drawing, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
도 1은 본 발명의 일실시형태의 양자수율 측정장치의 평면도이며, 도 2는 도 1의 암상의 내부 및 그 주변 부분의 확대도이다. 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 양자수율 측정장치(1)는 시료(S)를 수용하기 위한 시료 셀(2)의 시료 수용부(3)에 여기광(L1)을 조사하고, 시료(S) 및 시료 수용부(3)의 적어도 한쪽으로부터 방출되는 피측정광(L2)을 검출하는 것에 의해, 시료(S)의 양자수율(발광 양자수율, 형광 양자수율, 인광 양자수율 등)을 측정하는 장치이다. 시료(S)는, 예를 들면 유기EL 등의 발광 디바이스에 이용되는 발광재료 등이 소정의 용매에 녹여진 것이다. 시료 셀(2)은, 예를 들면 합성 석영으로 이루어지며, 시료 수용부(3)는, 예를 들면 사각기둥 모양의 용기로 되어 있다.1 is a plan view of a quantum yield measuring apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view of an inner portion and a peripheral portion thereof of the rock image of FIG. 1. As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the quantum
양자수율 측정장치(1)는 시료 수용부(3)가 내부에 배치되는 암상(5)을 구비하고 있다. 암상(5)은 금속으로 이루어지는 직방체(直方體) 모양의 상자체로서, 외부로부터의 광의 침입을 차단한다. 암상(5)의 내면(5a)에는 여기광(L1) 및 피측정광(L2)을 흡수하는 재료에 의한 도장(塗裝) 등이 시행되어 있다.The quantum
암상(5)의 한쪽의 측벽에는 광발생부(6)의 광출사부(7)가 접속되어 있다. 광발생부(6)는, 예를 들면 크세논 램프(xenon lamp)나 분광기 등에 의해 구성된 여기광원으로서, 여기광(L1)을 발생시킨다. 여기광(L1)은 광출사부(7)에 마련된 렌즈(8)에 의해서 콜리메이트(collimate)되어, 암상(5) 내로 입사한다.The
암상(5)의 후벽에는 광검출부(9)의 광입사부(11)가 접속되어 있다. 광검출부(9)는, 예를 들면 분광기나 CCD 센서 등에 의해 구성된 멀티채널 검출기로서, 피측정광(L2)을 검출한다. 피측정광(L2)은 광입사부(11)에 마련된 조리개부재(제2 조리개부재)(12)의 아퍼쳐(aperture)인 개구(12a)에서 좁혀져, 슬릿(13)을 통하여 광검출부(9) 내로 입사한다.The
암상(5) 내에는 적분구(14)가 배치되어 있다. 적분구(14)는 그 내면(14a)에 황산 바륨 등의 고확산 반사제의 도포가 시행되거나, 혹은 PTFE나 스펙트라론(spectraron) 등의 재료로 형성되어 있다. 적분구(14)에는 여기광(L1)을 입사시키는 광입사개구(15) 및 피측정광(L2)을 출사시키는 광출사개구(16)가 형성되어 있다. 여기광(L1)은 암상(5) 내에서 렌즈(61)에 의해서 집광되어, 광입사개구(15)를 통하여 적분구(14) 내로 입사한다. 피측정광(L2)은 광출사개구(16)에 마련된 조리개부재(제1 조리개부재)(17)의 아퍼쳐인 개구(17a)에서 좁혀져, 적분구(14) 외로 출사한다.The integrating
이상의 암상(5), 광발생부(6) 및 광검출부(9)는 금속으로 이루어지는 케이스(10) 내에 수용되어 있다. 또한, 광발생부(6)의 광출사부(7)로부터 출사하게 하는 여기광(L1)의 광축과, 광검출부(9)의 광입사부(11)에 입사하게 되는 피측정광(L2)의 광축은 수평면 내에서 대략 직교하고 있다.The above
도 3은 도 2의 III-III선에 따른 단면도이다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 적분구(14)의 상부에는 시료 셀(2)을 삽입 통과시키는 셀 삽통(揷通)개구(18)가 형성되어 있고, 암상(5)의 상벽에는 셀 삽통개구(18)와 대향하도록 개구(21)가 형성되어 있다. 시료 셀(2)은 시료 수용부(3)로부터 연장하는 지관(枝管)(4)을 가지고 있고, 지관(4)은 개구(18, 21) 내에 일부가 배치되는 시료 홀더(19)에 의해서 유지되어 있다. 시료 홀더(19)의 플랜지부에는 한 쌍의 위치결정구멍(19a)이 형성되어 있으며, 각 위치결정구멍(19a)에는 개구(21)를 사이에 두도록 암상(5)의 상벽에 마련된 한 쌍의 위치결정핀(22)의 각각이 끼워 맞춤된다. 이것에 의해, 형태가 억제된 상태에서 시료 수용부(3)의 측면(3a)이 여기광(L1)의 광축에 대해 90° 이외의 소정의 각도로 경사지게 되어, 측면(3a)에서 반사된 여기광(L1)이 광출사부(7)로 돌아오는 것이 방지된다. 또한, 암상(5)의 상벽에는 시료 셀(2)의 지관(4), 시료 홀더(19) 및 개구(21)를 덮도록 차광(遮光)커버(23)가 재치(載置)되어 있다.3 is a cross-sectional view taken along line III-III of FIG. 2. As shown in FIG. 3, a
양자수율 측정장치(1)는 암상(5) 내에서 적분구(14)를 이동시키는 이동기구(30)를 더 구비하고 있다. 이동기구(30)는 시료 수용부(3)가 적분구(14) 내에 위치하는 제1 상태 및 시료 수용부(3)가 적분구(14) 외에 위치하는 제2 상태의 각각 상태가 되도록, 적분구(14)를 이동시킨다. 그리고, 이동기구(30)는 제1 상태에 있어서, 적분구(14)의 광입사개구(15)를 광발생부(6)의 광출사부(7)에 대향시키고, 또한 적분구(14)의 광출사개구(16)를 광검출부(9)의 광입사부(11)에 대향시킨다.The quantum
이동기구(30)는 적분구(14)가 고정된 스테이지(31), 스테이지(31)에 고정된 너트(32), 너트(32)에 나사맞춤된 이송나사축(33) 및 이송나사축(33)을 회전시키는 모터(구동원)(34)를 가지고 있다. 이송나사축(33)은 암상(5) 내에서 연직방향으로 연장하고 있으며, 이송나사축(33)의 하단부는 암상(5)의 하벽에 회전 가능하게 지지되어 있다. 모터(34)는 이송나사축(33)의 상단부에 접속되며, 암상(5)에 고정되어 있다. 또한, 너트(32) 내에는 볼이 조립되어 있으며, 너트(32) 및 이송나사축(33)은 볼나사를 구성하고 있다.The moving
이동기구(30)는 스테이지(31)에 고정된 슬리브(35) 및 슬리브(35)에 삽입 통과된 가이드축(36)을 더 가지고 있다. 가이드축(36)은 암상(5) 내에서 연직방향으로 연장하고 있고, 가이드축(36)의 상단부 및 하단부는 암상(5)에 고정되어 있다. 슬리브(35)는 가이드축(36)에 대해서 가이드축(36)의 축선방향으로 슬라이딩 가능하게 되어 있다.The moving
도 2에 나타내는 바와 같이, 너트(32)는 이송나사축(33)의 축선방향에서 보았을 경우에, 스테이지(31)에서 적분구(14)의 광입사개구(15)로부터 광출사개구(16)에 이르는 영역(제1 영역)(R1) 및 영역(제2 영역)(R2) 가운데, 광입사개구(15)로부터 광출사개구(16)에 이르는 거리가 짧은 영역(R1)에 고정되어 있다. 또, 슬리브(35)는 가이드축(36)의 축선방향에서 보았을 경우에, 적분구(14)의 광출사개구(16)를 사이에 두고 이송나사축(33)에 대향하도록 영역(R2)에 고정되어 있다.As shown in FIG. 2, when the
도 3으로 돌아와, 양자수율 측정장치(1)는 시료 수용부(3)가 적분구(14) 내에 위치하는 제1 상태에서의 적분구(14)의 제1 위치를 검출하는 위치검출기(51)와, 시료 수용부(3)가 적분구(14) 외에 위치하는 제2 상태에서의 적분구(14)의 제2 위치를 검출하는 위치검출기(52)를 더 구비하고 있다. 위치검출기(51, 52)는, 예를 들면 포토 인터럽터(photo interrupter)로서, 스테이지(31)에 고정된 차광판(53)이 포토 인터럽터의 발광부와 수광부와의 사이에 이르렀을 때에, 제1 위치 및 제2 위치를 각각 검출한다. 그리고, 이동기구(30)는 위치검출기(51, 52)에 의해서 제1 위치 또는 제2 위치가 검출되었을 때에 적분구(14)를 정지시킨다.Returning to FIG. 3, the quantum
도 4는 다른 시료에 여기광이 조사되어 있는 상태에서의 단면도이다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 적분구(14)의 하부 및 스테이지(31)에는 개구(37)가 형성되어 있다. 개구(37)에는 스테이지(31)의 하측으로부터 스테이지(31)에 착탈 가능하게 장착된 시료대(40)의 일부가 배치되어 있다. 즉, 시료대(40)는 적분구(14)에 대해서 착탈 가능하게 장착되어 있다. 시료대(40)는 유리 등의 기판(41)에 박막 모양으로 형성된 분체(粉體)나 고체 등의 시료(다른 시료)(S')를 지지하기 위한 것이다. 또한, 시료(S')는 샬레(schale) 등의 용기에 수용된 상태에서 시료대(40)에 재치되는 경우도 있다.It is sectional drawing in the state in which the excitation light was irradiated to the other sample. As shown in FIG. 4, an
시료(S')에 여기광(L1)이 조사되는 경우에는, 핸들(광로전환수단)(62)(도 2 참조)에 의해서 스테이지(63)가 이동하게 되어, 렌즈(61)로부터 렌즈(64)로 전환된다. 렌즈(64)에 의해서 집광된 여기광(L1)은 미러(65, 66)에서 차례차례 반사되어 시료(S')에 조사된다. 이 때, 여기광(L1)의 광축이 기판(41)의 표면에 대해서 90° 이외의 소정의 각도로 경사지게 되므로, 기판(41)의 표면에서 반사된 여기광(L1)이 광출사부(7)로 돌아오는 것이 방지된다. 또한, 적분구(14)의 광입사개구(15)는 시료(S) 및 시료(S') 중 어느 하나에 여기광(L1)이 조사되는 경우에도 여기광(L1)을 차단하지 않는 형상으로 형성되어 있다. 이와 같이, 적분구(14)의 광입사개구(15)는 적분구(14)의 내측의 개구보다도 적분구(14)의 외측의 개구가 커지도록 형성되어 있으므로, 핸들(광로전환수단)(62)에 의해서 광로가 전환되어도, 여기광(L1)이 차단되지 않는다.When the excitation light L1 is irradiated onto the sample S ', the
도 5는 도 2의 V-V선에 따른 단면도이다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 적분구(14) 내에서 광출사개구(16)에 대향하는 위치에는 배플(baffle)(24)이 배치되어 있다. 배플(24)은 적분구(14)의 내면(14a)에 세워진 지지기둥(25)에 의해서 지지되어 있다. 또, 적분구(14)의 내면(14a)에는 배플(26)이 일체적으로 형성되어 있다. 배플(24)은 시료(S) 및 시료 수용부(3)로부터 방출된 피측정광(L2)이 광검출부(9)의 광입사부(11)에 직접 입사하는 것을 방지하고, 배플(26)은 시료(S')로부터 방출된 피측정광(L2)이 광검출부(9)의 광입사부(11)에 직접 입사하는 것을 방지한다.5 is a cross-sectional view taken along line V-V of FIG. 2. As shown in FIG. 5, the
이상과 같이 구성된 양자수율 측정장치(1)을 이용하여 양자수율을 측정하는 방법에 대해서 설명한다. 또한, 도 6 ~ 도 8에서, (a)는 암상의 내부의 횡단면도이며, (b)는 암상의 내부의 종단면도이다.The method of measuring quantum yield using the quantum
우선, 도 6에 나타내는 바와 같이, 시료(S)가 수용되어 있지 않은 빈 시료 셀(2)을 암상(5)에 세팅한다. 그리고, 시료 수용부(3)가 적분구(14) 내에 위치하는 제1 상태에서 광발생부(6)로부터 여기광(L1)이 출사되어 시료 수용부(3)에 조사된다. 시료 수용부(3)에서 반사된 여기광(L1) 및 시료 수용부(3)를 투과한 여기광(L1)은 적분구(14) 내에서 다중 반사하여, 시료 수용부(3)로부터 방출된 피측정광(L2a)으로서 광검출부(9)에 의해서 검출된다.First, as shown in FIG. 6, the
이어서, 도 7에 나타내는 바와 같이, 시료 셀(2)에 시료(S)를 수용하고, 그 시료 셀(2)을 암상(5)에 세팅한다. 그리고, 시료 수용부(3)가 적분구(14) 내에 위치하는 제1 상태에서 광발생부(6)로부터 여기광(L1)이 출사되어 시료 수용부(3)에 조사된다. 시료 수용부(3)에서 반사된 여기광(L1) 및 시료(S)로 발생한 형광은 적분구(14) 내에서 다중 반사하여, 시료(S) 및 시료 수용부(3)로부터 방출된 피측정광(L2b)으로서 광검출부(9)에 의해서 검출된다.Subsequently, as shown in FIG. 7, the sample S is accommodated in the
이어서, 도 8에 나타내는 바와 같이, 시료 수용부(3)가 적분구(14) 외에 위치하는 제2 상태가 되도록, 이동기구(30)에 의해서 적분구(14)가 이동(여기에서는, 하강)하게 된다. 이와 같이, 제1 상태에서부터 제2 상태로 변경함에 수반하여, 적분구(14)의 광입사개구(15) 및 광출사개구(16)는 각각 광발생부(6)의 광출사부(7) 및 광검출부(9)의 광입사부(11)에 대해서 상대적으로 이동한다. 그리고, 제2 상태에서, 광발생부(6)로부터 여기광(L1)이 출사되어 시료 수용부(3)에 조사된다. 시료(S)로 발생한 형광은 직접(적분구(14) 내에서의 다중 반사 없이), 시료(S)로부터 방출된 피측정광(L2c)으로서 광검출부(9)에 의해서 검출된다.Subsequently, as shown in FIG. 8, the integrating
이상과 같이, 피측정광(L2a, L2b, L2c)의 데이터가 취득되면, 퍼스널 컴퓨터 등의 데이터 해석장치에 의해서, 피측정광(L2a, L2b)의 여기광 성분의 데이터에 근거하여, 시료(S)에 흡수된 여기광(L1)의 포톤 수(포톤 수에 비례하는 값 등의 포톤 수에 상당하는 값(이하, 동일함))이 산출된다. 시료(S)에 흡수된 여기광(L1)의 포톤 수는 도 9의 영역(A1)에 상당한다.As described above, when data of the light to be measured L2a, L2b, and L2c is acquired, a sample (based on the data of the excitation light components of the light to be measured L2a and L2b) is obtained by a data analysis device such as a personal computer. The number of photons (the value corresponding to the number of photons, such as a value proportional to the number of photons, hereinafter, the same) of the excitation light L1 absorbed in S) is calculated. The number of photons of the excitation light L1 absorbed in the sample S corresponds to the area A1 in FIG. 9.
그 한편으로, 데이터 해석장치에 의해서, 피측정광(L2c)의 데이터에 근거하여, 피측정광(L2b)의 형광 성분의 데이터가 보정된다(상세하게는 비특허문헌 1 참조). 이것에 의해, 시료(S)가 형광 성분에 대해서 광흡수성을 가지고 있어 재흡수가 생겼다고 해도 진정한 값(즉, 시료(S)로부터 실제로 방출된 형광의 포톤 수)이 되도록 보정된 형광의 포톤 수가 데이터 해석장치에 의해서 산출된다. 시료(S)로부터 방출된 형광의 포톤 수는 도 9의 영역(A2)에 상당한다.On the other hand, the data analysis device corrects the data of the fluorescent component of the light to be measured L2b based on the data of the light to be measured L2c (see
그리고, 데이터 해석장치에 의해서, 「시료(S)에 흡수된 여기광(L1)의 포톤 수」에 대한 「시료(S)로부터 방출된 형광의 포톤 수」인 시료(S)의 양자수율이 산출된다. 또한, 시료(S)가 녹여지지 않은 용매를 시료 셀(2)에 수용하고, 그 시료 셀(2)을 암상(5)에 세팅하여, 제1 상태에서 피측정광(L2a)을 검출하는 경우도 있다.And the quantum yield of the sample S which is "the photon number of the fluorescence emitted from the sample S" with respect to the "photon number of the excitation light L1 absorbed by the sample S" is calculated by a data analyzer. do. In addition, when the solvent in which the sample S is not melt | dissolved is accommodated in the
이상 설명한 바와 같이, 양자수율 측정장치(1)에서는 시료 셀(2)의 시료 수용부(3)가 적분구(14) 내에 위치하는 제1 상태 및 시료 셀(2)의 시료 수용부(3)가 적분구(14) 외에 위치하는 제2 상태의 각각 상태가 되도록, 암상(5) 내에서 적분구(14)가 이동기구(30)에 의해서 이동하게 된다. 이것에 의해, 제2 상태에서 형광의 포톤 수를 직접(적분구(14) 내에서의 다중 반사 없이) 검출하여, 제1 상태에서 검출된 형광의 포톤 수를 제2 상태에서 검출된 형광의 포톤 수에 근거하여 보정할 수 있다. 따라서, 양자수율 측정장치(1)에 의하면, 시료(S)의 양자수율을 정확하고 또한 효율 좋게 측정하는 것이 가능하게 된다.As described above, in the quantum
또, 이동기구(30)는 적분구(14)가 고정된 스테이지(31), 스테이지(31)에 고정된 너트(32), 너트(32)에 나사맞춤된 이송나사축(33) 및 이송나사축(33)을 회전시키는 모터(34)를 가지고 있다. 또한, 이동기구(30)는 스테이지(31)에 고정된 슬리브(35) 및 슬리브(35)에 삽입 통과된 가이드축(36)을 가지고 있다. 이들에 의해, 암상(5) 내에서 적분구(14)를 원활히 이동시킬 수 있다.The moving
또, 너트(32)는 이송나사축(33)의 축선방향에서 보았을 경우에, 스테이지(31)에서 광입사개구(15)로부터 광출사개구(16)에 이르는 영역(R1, R2) 가운데, 광입사개구(15)로부터 광출사개구(16)에 이르는 거리가 짧은 영역(R1)에 고정되어 있다. 이것에 의해, 시료 셀(2)의 시료 수용부(3)가 적분구(14) 내에 위치하는 제1 상태에 있어서, 광입사개구(15)를 광발생부(6)의 광출사부(7)에, 또, 광출사개구(16)를 광검출부(9)의 광입사부(11)에, 각각 정밀도 좋게 대향시킬 수 있다.In addition, when the
또, 슬리브(35)는 가이드축(36)의 축선방향에서 보았을 경우에, 광출사개구(16)를 사이에 두고 이송나사축(33)에 대향하도록 영역(R2)에 고정되어 있다. 이것에 의해, 광출사개구(16)와 반대 측(즉, 암상(5)의 전벽(前壁) 측)으로부터 적분구(14)에 액세스하기 쉬워져, 적분구(14)에 대해서 시료대(40)를 용이하게 착탈할 수 있다.When the
또, 이동기구(30)는 위치검출기(51, 52)에 의해서 제1 위치 또는 제2 위치가 검출되었을 때에 적분구(14)를 정지시킨다. 이것에 의해, 시료 셀(2)의 시료 수용부(3)가 적분구(14) 내에 위치하는 제1 상태 및 시료 셀(2)의 시료 수용부(3)가 적분구(14) 외에 위치하는 제2 상태의 각각을 확실히 재현할 수 있다.The moving
또, 적분구(14)의 광출사개구(16)에는 피측정광(L2)을 죄는 조리개부재(17)가 마련되어 있고, 광검출부(9)의 광입사부(11)에는 피측정광(L2)을 죄는 조리개부재(12)가 마련되어 있다. 이와 같이, 2단계로 조리개부재(17, 12)를 마련함으로써(게다가, 적분구(14)의 광출사개구(16)와 광검출부(9)의 광입사부(11)로 나누어 조리개부재(17, 12) 사이의 거리를 길게 취함으로써 조리개부재(12)의 개구(12a)를 비교적 작게 할 수 있어), 광검출부(9)에 피측정광(L2)을 적정한 각도로 입사시켜, 광검출부(9) 내에서 미광(迷光)이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 적분구(14)의 광출사개구(16)에 조리개부재(17)를 마련함으로써, 광출사개구(16)를 통하여 적분구(14) 내에 이물이 침입하는 것을 방지할 수 있다. 이 효과는 양자수율 측정장치(1)와 같이 적분구(14)를 이동시키는 경우, 암상(5)의 내면(5a)과 적분구(14)의 광출사개구(16)와의 사이에 틈새가 발생하기 때문에, 특히 유효하다. 또한, 조리개부재(17)의 개구(17a)의 크기가 조리개부재(12)의 개구(12a)의 크기보다도 작은 편이 바람직하다.In addition, an
또, 시료 홀더(19)는 위치결정구멍(19a)에 위치결정핀(22)가 끼워 맞춤된 상태에서 암상(5)의 상벽에 재치되어 있을 뿐이고, 마찬가지로, 차광커버(23)도 암상(5)의 상벽에 재치되어 있을 뿐이다. 이것에 의해, 적분구(14)가 상승했을 때에, 시료 셀(2)에 어떠한 힘이 가해졌다고 해도, 그 힘이 해제되므로, 시료 셀(2) 등이 파손하는 것을 방지할 수 있다.Moreover, the
이상, 본 발명의 일실시형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 슬리브(35)는 가이드축(36)의 축선방향에서 보았을 경우에, 적분구(14)의 광입사개구(15)를 사이에 두고 이송나사축(33)에 대향하도록 영역(R2)에 고정되어 있어도 된다. 이 경우, 광입사개구(15)와 반대 측(즉, 암상(5)의 다른 쪽의 측벽 측)으로부터 적분구(14)에 액세스하기 쉬워져, 적분구(14)에 대해서 시료대(40)를 용이하게 착탈할 수 있다.As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment. For example, when the
또, 적분구(14)의 광출사개구(16)에 조리개부재(17)를 마련하지 않고, 광검출부(9)의 광입사부(11)에 복수의 조리개부재(12)를 마련해도 된다. 이 경우, 시료 셀(2)의 시료 수용부(3)가 적분구(14) 내에 위치하는 제1 상태와, 시료 셀(2)의 시료 수용부(3)가 적분구(14) 외에 위치하는 제2 상태에 있어서, 대략 동일한 조건으로 광검출부(9) 내에 피측정광(L2)을 입사시킬 수 있다. 또한, 광발생부(6)와 암상(5)을, 또, 광검출부(9)와 암상(5)을, 각각 광파이버 등에 의해서 광학적으로 접속해도 된다. 또, 케이스(10)를 암상으로서 구성해도 된다.Moreover, you may provide the some
[산업상의 이용 가능성][Industrial Availability]
본 발명에 의하면, 시료의 양자수율을 정확하고 또한 효율 좋게 측정할 수 있다.According to the present invention, the quantum yield of a sample can be measured accurately and efficiently.
1 … 양자수율 측정장치, 2 … 시료 셀,
3 … 시료 수용부, 5 … 암상,
6 … 광발생부, 7 … 광출사부,
9 … 광검출부, 11 … 광입사부,
12 … 조리개부재(제2 조리개부재), 14 … 적분구,
15 … 광입사개구, 16 … 광출사개구,
17 … 조리개부재(제1 조리개부재), 30 … 이동기구,
31 … 스테이지, 32 … 너트,
33 … 이송나사축, 34 … 모터(구동원),
35 … 슬리브, 36 … 가이드축,
40 … 시료대, 51, 52 … 위치검출기,
L1 … 여기광, L2, L2a, L2b, L2c … 피측정광,
R1 … 영역(제1 영역), R2 … 영역(제2 영역),
S … 시료, S' … 시료(다른 시료).One … Quantum yield measuring device, 2. Sample cell,
3…. 5. sheet,
6 ... Light generating section; Light Exit,
9 ...
12 ... Aperture member (second aperture member), 14. Integrating Sphere,
15 ... Light incident opening, 16. Light Exit,
17 ... Aperture member (first aperture member) 30. Moving Equipment,
31 ... 32, stage; nut,
33 ... Feed screw shaft, 34. Motor (drive),
35 ... Sleeve, 36... Guide Shaft,
40 ... Sample table 51, 52... Position Detector,
L1 ... Excitation light, L2, L2a, L2b, L2c... Light Beam,
R1... Region (first region), R2... Zone (second zone),
S ... Sample, S '... Sample (other sample).
Claims (7)
상기 시료 수용부가 내부에 배치되는 암상(暗箱)과,
상기 암상에 접속된 광출사부를 가지며, 상기 여기광을 발생시키는 광발생부와,
상기 암상에 접속된 광입사부를 가지며, 상기 피측정광을 검출하는 광검출부와,
상기 여기광을 입사시키는 광입사개구 및 상기 피측정광을 출사시키는 광출사개구를 가지며, 상기 암상 내에 배치된 적분구(積分球)와,
상기 시료 수용부가 상기 적분구 내(內)에 위치하는 제1 상태 및 상기 시료 수용부가 상기 적분구 외(外)에 위치하는 제2 상태의 각각 상태가 되도록, 상기 암상 내에서 상기 적분구를 이동시켜, 상기 제1 상태에서는 상기 광입사개구를 상기 광출사부에 대향시키고, 또한 상기 광출사개구를 상기 광입사부에 대향시키는 이동기구를 구비하는 양자수율 측정장치.The quantum yield of the sample is determined by irradiating excitation light to the sample accommodating portion of the sample cell for accommodating the sample, and detecting the measured light emitted from at least one of the sample and the sample accommodating portion. A quantum yield measuring device to measure,
A rock image in which the sample accommodating portion is disposed;
A light generating portion having a light output portion connected to the dark phase and generating the excitation light;
A light detecting unit having a light incidence unit connected to the dark phase, the light detecting unit detecting the light to be measured;
An integrating sphere having a light incidence opening for injecting the excitation light and a light emission opening for emitting the light to be measured, the integrating sphere disposed in the rock image;
The integrating sphere is moved within the rock so that the sample accommodating portion is in a first state in which the sample accommodating portion is located in the integrating sphere and in a second state in which the sample accommodating portion is located outside the integrating sphere. And a moving mechanism that opposes the light incidence opening to the light exit portion in the first state and opposes the light exit opening to the light incidence portion.
상기 이동기구는 상기 적분구가 고정된 스테이지, 상기 스테이지에 고정된 너트, 상기 너트에 나사맞춤된 이송나사축 및 상기 이송나사축을 회전시키는 구동원을 가지는 양자수율 측정장치.The method according to claim 1,
The moving mechanism has a stage in which the integrating sphere is fixed, a nut fixed to the stage, a feed screw shaft screwed to the nut, and a drive source for rotating the feed screw shaft.
상기 너트는 상기 이송나사축의 축선방향에서 보았을 경우에, 상기 스테이지에서 상기 광입사개구로부터 상기 광출사개구에 이르는 제1 영역 및 제2 영역 가운데, 상기 광입사개구로부터 상기 광출사개구에 이르는 거리가 짧은 상기 제1 영역에 고정되어 있는 양자수율 측정장치.The method according to claim 2,
When the nut is viewed in the axial direction of the feed screw shaft, the distance from the light incidence opening to the light outlet opening of the first region and the second region from the light incidence opening to the light output opening in the stage is A quantum yield measuring device fixed to said short first region.
상기 이동기구는 상기 스테이지에 고정된 슬리브 및 상기 슬리브에 삽입 통과된 가이드축을 더 가지는 양자수율 측정장치.The method according to claim 2 or 3,
The moving mechanism further comprises a sleeve fixed to the stage and a guide shaft inserted through the sleeve.
상기 적분구에는 다른 시료를 지지하기 위한 시료대가 착탈 가능하게 장착되어 있고,
상기 슬리브는 상기 가이드축의 축선방향에서 보았을 경우에, 상기 광입사개구 또는 상기 광출사개구를 사이에 두고 상기 이송나사축과 대향하도록 상기 제2 영역에 고정되어 있는 양자수율 측정장치.The method of claim 4,
The integrating sphere is detachably mounted with a sample stand for supporting another sample,
And the sleeve is fixed to the second region so as to face the feed screw shaft with the light inlet opening or the light outlet opening therebetween when viewed in the axial direction of the guide shaft.
상기 제1 상태에서의 상기 적분구의 제1 위치 및 상기 제2 상태에서의 상기 적분구의 제2 위치의 각각의 위치를 검출하는 위치검출기를 더 구비하고,
상기 이동기구는 상기 위치검출기에 의해서 상기 제1 위치 또는 상기 제2 위치가 검출되었을 때에 상기 적분구를 정지시키는 양자수율 측정장치.6. The method according to any one of claims 1 to 5,
And a position detector for detecting respective positions of the first position of the integrating sphere in the first state and the second position of the integrating sphere in the second state,
And the moving mechanism stops the integrating sphere when the first position or the second position is detected by the position detector.
상기 광출사개구에는 상기 피측정광을 죄는 제1 조리개부재가 마련되어 있고, 상기 광입사부에는 상기 피측정광을 죄는 제2 조리개부재가 마련되어 있는 양자수율 측정장치.7. The method according to any one of claims 1 to 6,
The light output opening is provided with a first aperture member for clamping the light to be measured, and the light incident portion is provided with a second aperture member for clamping the light to be measured.
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